用于确定载荷分配的方法、控制器、驱动系和汽车与流程

本发明涉及一种用于确定载荷分配的方法、控制器、驱动系和汽车。

背景技术：

在具有多于一个的牵引电机或驱动电机、例如前轴驱动或后轴驱动的电动或混合驱动的(汽车)车辆中，在不同的驱动电机之间存在载荷分配的自由度。可以将载荷分配设计为，使车辆具有最大行驶性能(例如0-100km/h的范围内的加速度)，或者使车辆实现燃料、电能等的最小消耗。

通常已知的是，车辆的驾驶员设置相应地控制载荷分配的运行模式，例如设置运动模式，在运动模式下设置用于最大行驶性能的载荷分配，或者设置“eco模式(经济模式)”，在经济模式下设置用于最佳效率的载荷分配。

此外，还已知受到打滑影响的载荷分配，其中，例如在识别到打滑(例如在潮湿街道上)的情况下切换为全轮驱动。

然而，这些解决方案仅提供简单的载荷分配，所述载荷分配通常仅包含用于对载荷进行分配的固定值。

由德国公开文献de102004043589a1已知一种用于确定车辆的混合驱动系中的驱动功率分配的设备和方法。根据行驶方式、例如动态或经济的行驶方式确定蓄能器的额定充电状态，并且根据额定充电状态确定驱动系的运行情况。然后，基于额定充电状态和运行情况，确定驱动系的电机的额定驱动功率。随后，根据可能的额定驱动电功率确定内燃机和电机的额定驱动功率。该方法的弊端在于，不考虑载荷分配的总体效率。

德国公开文献de102008037241a1公开了一种用于具有混合驱动的车辆的驱动系调节的方法和系统。串级调节根据功率调节驱动系。为此，在第一层面中借助根据以特征曲线为基础的驱动系模型确定的车轮实际功率来校正要求的车轮额定功率。随后在第二层面中将校正后的车轮实际功率输入功率分配，所述功率分配将校正后的车轮实际功率划分成内燃机额定功率和电机额定功率，并且由此推导出传动器的离合器的相应的工作点。然后，在第三层面中，例如相应地调节内燃机和电机的转速或转矩。其弊端在于，该方法不能实现以效率为导向的载荷分配。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于确定载荷分配的方法、用于驱动系的控制器、驱动系和汽车，其至少部分克服上述弊端。

该技术问题通过根据本发明的方法、控制器、驱动系和汽车解决。

根据第一方面，本发明提供一种用于确定汽车的驱动系中的载荷分配的方法，其中，驱动系具有至少两个驱动装置，其中，第一驱动装置设置用于前轮驱动，而第二驱动装置设置用于后轮驱动，其中，所述方法包括：

确定载荷分配特征曲线，所述载荷分配特征曲线基于第一驱动装置的第一效率特征曲线和第二驱动装置的第二效率特征曲线。

根据第二方面，本发明提供一种用于汽车的驱动系的控制器，其中，驱动系具有至少两个驱动装置，其中，第一驱动装置设置用于前轮驱动，而第二驱动装置设置用于后轮驱动，其中，所述控制器配置用于实施根据第一方面的方法。

根据第三方面，本发明提供一种用于汽车的驱动系，其中，驱动系具有至少两个驱动装置，其中，第一驱动装置设置用于前轮驱动，而第二驱动装置设置用于后轮驱动，并且其中，所述驱动系包括控制器，所述控制器配置用于实施根据第一方面的方法。

根据第四方面，本发明提供一种具有根据第三方面的驱动系的汽车。

本发明的其它有利的设计方式由随后对本发明的优选实施例的描述给出。

根据本发明，公开了一种用于确定汽车的驱动系中的载荷分配的方法，其中，驱动系具有至少两个驱动装置，其中，第一驱动装置设置用于前轮驱动，而第二驱动装置设置用于后轮驱动，所述方法包括确定载荷分配特征曲线，所述载荷分配特征曲线基于第一驱动装置的第一效率特征曲线和第二驱动装置的第二效率特征曲线。

所述汽车可以是电动汽车，或者也可以是混合动力汽车，所述混合动力汽车例如除了电机之外还可以具有内燃机、例如汽油发动机、柴油发动机或燃气发动机。

第一驱动装置设置用于前轮驱动，并且能够例如通过传动器和/或离合器驱动前轴或前轮。相应地，第一驱动装置在一些实施例中也设计为轮毂电机等，并且能够直接驱动前轮。

第二驱动装置设置用于后轮驱动，并且能够例如通过传动器和/或离合器驱动后轴或后轮。相应地，第二驱动装置在一些实施例中也设计为轮毂电机等，并且能够直接驱动后轮。

即使在以下描述中提及前轴和后轴，本发明也不局限于具有两个轴的车辆，而是一些实施例还涉及具有两个以上轴的车辆。

在一些实施例中，第一驱动装置具有低于第二驱动装置的功率的功率，本发明在该方面不进行限制，而且在其它实施例中恰好相反。

第一或第二效率特征曲线包含代表第一或第二驱动装置在不同的运行点处的效率的值。在此，效率特征曲线不需要包含明确的效率值，而是也可以包含直接或间接地表明效率的值。例如，第一或第二效率特征曲线也可以包含分别表示相应的运行点处的功率损耗的值。此外，效率特征曲线可以包含通过换算形成、因此仅间接地表明特定的运行点处的效率的值。此外，运行点可以通过效率特征曲线中的不同的值示出，例如通过转速、输出的功率、吸收的功率、输出的转矩等示出。

载荷分配特征曲线可以通过从(易失性或固定值)存储器读取、通过经由数据总线、经由网络等接收来确定。在一些实施例中，载荷分配特征曲线还通过计算来确定，其中，所述计算基于第一和第二效率特征曲线。

载荷分配特征曲线包含能够实现将载荷分配到第一和第二驱动装置上的值，从而当第一和第二驱动装置被相应控制时，总体上在驱动系上实现最佳的(总体)效率。在一些实施例中，载荷分配特征曲线是三维的，其中，根据转速和(总体)驱动力矩给出载荷到第一或第二驱动装置上的相应的分配。值在此也可以是例如通过对转速值、力矩值和/或载荷分配值进行变换形成的直接或间接的值。通过效率优化的载荷分配，可以实现消耗减小或有效范围改善。

在一些实施例中，载荷分配特征曲线基于第一和第二轴效率特征曲线，或者基于第一和第二轴效率特征曲线确定，其中，第一轴效率特征曲线基于第一效率特征曲线确定，并且第二轴效率特征曲线基于第二效率特征曲线确定。第一或第二轴效率特征曲线可以通过结合其它参数来确定，所述参数可能在从第一或第二驱动装置至轴转动或车轮转动的路径上产生损耗。例如，在一些实施例中，设置用于第一驱动装置的第一传动器和用于第二驱动装置的第二传动器。现在，在确定第一或第二轴效率特征曲线时考虑由第一或第二传动器形成的效率损耗。在一些实施例中，还可以考虑其它可能影响效率的因素，例如车轮轴承、轴轴承等中的摩擦损耗。在一些实施例中，当存在不同的传动变速比(例如由于不同的最大驱动装置转速)时，考虑第一或第二轴效率特征曲线的不同的传动变速比。此外，还可以考虑传动器损耗和/或轴承损耗等。由此，第一或第二轴效率特征曲线的使用总体上提供了更好的准确性，从而能够总体上进一步优化效率。

在此还适用的是，第一/第二轴效率特征曲线可以直接或间接地表明效率，并且例如还可以包含功率损耗值等。

在一些实施例中，载荷分配特征曲线基于根据第一驱动装置和第二驱动装置的驱动力矩对第一轴效率特征曲线和第二轴效率特征曲线的线性组合的计算，其中，在一些实施例中，所述方法包含该计算，其中，能够确定总体效率最高的第一轴效率特征曲线和第二轴效率特征曲线的线性组合。由此能够针对不同的(总)轴力矩确定实现最佳的总体效率的载荷分配。

在一些实施例中，针对多个预定的转速确定线性组合，由此针对多个预定的转速确定在驱动力矩如何分配给第一和第二驱动装置的情况下实现最佳的总体效率。

在一些实施例中，针对多个预定的力矩和多个预定的转速确定载荷分配特征曲线。因此，在一些实施例中，载荷分配特征曲线可以用于车辆的所有可能的运行点。

在一些实施例中，通过在第一驱动装置与第二驱动装置之间最佳地分配载荷，基于载荷分配特征曲线控制第一和第二驱动装置，从而总体上实现最佳的总体效率。在一些实施例中，载荷最佳地分配给前轴和后轴(或者在其它驱动拓扑的情况下相应分配)。

在一些实施例中，相应地通过车辆控制设备(或控制器)调整载荷分配。

在一些实施例中，第一效率特征曲线通过测量第一驱动装置来确定，和/或第二效率特征曲线通过测量第二驱动装置来确定。为此，也可以在测量台上对车辆或各个驱动装置进行全测，以便例如根据转速、输出的力矩等确定功率损耗，从而能够据此确定第一或第二效率特征曲线。由此能够特别准确地确定效率特征曲线。

在一些实施例中，根据载荷分配特征曲线在第一与第二驱动装置之间设置固定的载荷分配，其中，在其它实施例中，根据载荷特征曲线在驱动装置之间设置动态可调的载荷分配。

一些实施例涉及一种用于汽车的驱动系的控制器，其中，驱动系如已经描述的那样具有至少两个驱动装置，其中，第一驱动装置设置用于前轮驱动，而第二驱动装置设置用于后轮驱动，其中，所述控制器配置用于实施如上所述的方法。

控制器在此应理解为功能性的，并且控制器例如可以包括发动机控制器、混合动力协调器、电池管理系统、车辆控制设备等的控制元件。在一些实施例中，控制器包括一个或多个(微)处理器、逻辑电路等、例如存储有所述方法所需的数据的易失性存储器和/或非易失性存储器、用于与车辆的其它元件、例如第一和第二驱动装置通信的接口等。

一些实施例涉及一种用于汽车的驱动系，其中，驱动系具有至少两个驱动装置，其中，第一驱动装置设置用于前轮驱动，而第二驱动装置设置用于后轮驱动，并且其中，所述驱动系包括控制器，所述控制器配置用于实施如上所述的方法。

在一些实施例中，驱动系还包括前轴和后轴，其中，第一驱动装置配置用于驱动前轴，并且第二驱动装置配置用于驱动后轴，如也已经在上面所描述的那样。

在一些实施例中，如也已经在上面所描述的那样，第一驱动装置是电机，和/或其中，第二驱动装置是电机。例如，电机可以是异步电机或永磁激励的同步电机等。

一些实施例涉及一种具有如上所述的驱动系的汽车。

附图说明

现在，参考附图示例性地描述本发明的实施例，其中：

图1示意性地示出了具有驱动系的汽车的实施例；

图2示意性地示出了控制器的实施例；

图3示意性地示出了用于载荷分配的方法的实施例的流程图；

图4示出了轴效率特征曲线的线性组合；

图5示出了载荷分配的优化分配；

图6在图6的视图中示出了载荷点偏移的区域；

图7示出了后轴驱动的载荷程度的特征曲线；

图8示出了前轴驱动的载荷程度的特征曲线；

图9示出了用于后轴驱动的力矩份额的特征曲线；和

图10示出了用于前轴驱动的力矩份额的特征曲线。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了具有驱动系2的汽车1的一个实施例。

驱动系2具有第一驱动装置3，所述第一驱动装置是电机并且构造为前轮(轴)驱动。第一驱动装置3通过第一传动器4对驱动系2的前轴5进行驱动。

驱动系2还具有第二驱动装置6，所述第二驱动装置是电机并且构造为后轮(轴)驱动。第二驱动装置6通过第二传动器7对驱动系2的后轴8进行驱动。

构造为锂离子高压电池的电蓄能器9通过高压车载网络10与第一驱动装置3和第二驱动装置6相连。电蓄能器9具有例如96个锂离子电池块和集成的电池管理系统。此外，第一电功率转换器11耦连在第一驱动装置3与电蓄能器9之间，并且第二电功率转换器12耦连在第二驱动装置6与电蓄能器9之间。在第二电功率转换器12上例如可以连接具有充电设备的充电插口，以便从外部对电蓄能器9充电。

图2示意性地示出了控制器15，所述控制器设计用于控制汽车1并且配置用于实施在此所述的方法。

控制器15与汽车1的各个待控制的部件相连，也即与驱动装置3、第二驱动装置6、蓄能器9、电功率转换器11和12以及在此为简明起见被省略的其它部件相连。

以下描述用于控制汽车1或其驱动系2或用于确定载荷分配的方法20，以便实现在此所述的在第一与第二驱动装置之间的载荷分配，其中，根据图1的汽车1来阐述方法20，并且本发明并不限于此。

在21中，通过分别针对相应的驱动装置的相应的力矩和转速确定功率损耗，在测量台上针对第一驱动装置3和第二驱动装置6创建第一效率特征曲线和第二效率特征曲线。此外，分别针对第一和第二驱动装置确定最大的力矩性能mmax。在效率特征曲线中还可以考虑例如由于逆变器或其它部件而形成的损耗。由此能够根据运行点确定第一驱动装置3和第二驱动装置6的不同的最佳特征曲线区域。

现在，在22中，通过针对第一轴效率特征曲线考虑相应的传动器4的传动变速比和效率，并且针对第二轴效率特征曲线考虑相应的传动器7的传动变速比和效率，基于第一效率特征曲线针对第一驱动装置3确定第一轴效率特征曲线，并且基于第二效率特征曲线针对第二驱动装置6确定第二轴效率特征曲线。第一或第二轴效率特征曲线则在轴水平在相应的轴的轴转速和车轮力矩方面具有有效性。轴效率特征曲线在此也是损耗功率特征曲线，因为其代表在第一和第二驱动装置之间的路径上在通向轴的路径上或通向车轮的路径上形成的损耗。

在23中，在预定的转速下确定第一和第二轴效率曲线的线性组合，由此得到总特征曲线：

mg＝xha*mha,max+xva*mva,max

其中，mg是在预定转速下由第一驱动装置3和第二驱动装置6提供的总体轴力矩，xha是0和1之间的数并且是第二驱动装置6(后轴)的最大力矩mha,max在总体轴力矩mg中的份额，xva是0和1之间的数并且是第一驱动装置3(前轴)的最大力矩mva,max在总体轴力矩mg中的份额。在另一些实施例中，所述确定相反地进行，也就是说，首先在预定力矩下考虑所有的转速，以确定效率特征曲线或线性组合，然后针对不同的力矩确定效率特征曲线或线性组合。

图4示出了这种线性组合30，其中，图4在横坐标上示出了以nm为单位的总体轴力矩mg，并且在纵坐标上针对第一驱动装置3和第二驱动装置6共同给出了以瓦特为单位的损耗功率lv，如其由第一和第二轴效率特征曲线所得到的那样。

每个线性组合30(其中图4仅示出若干)因此示出了在特定转速下针对相应的不同的总体轴力矩mg的功率损耗曲线，其中，针对第一和第二驱动装置考虑所有可供使用的轴力矩。

现在，在24中确定最佳的线性组合(也即最小的总体驱动损耗)，如在图4中还通过曲线31所示的那样，该曲线相应(在预定的转速下)针对总体轴力矩mg示出具有最小的总体损耗功率lv和由此最好(最佳)的效率的线性组合。

现在，在25中，在预定的转速下分别针对xva和xha确定最佳分配，如还在图5中所示的那样。图5在横坐标上示出总体轴力矩mg并且在纵坐标上示出0和1之间的数。

图5中的实线示出了xha的值并且虚线示出了xva的值，如其由相应的曲线31所得出的那样。由此在图5中分别为给定的总体轴力矩mg示出了预定的转速下的xha和xva的相应的最佳值，其中，xha和xva表示针对第二驱动装置或第一驱动装置的相应的载荷份额。

图6与图5的视图相对应，只是在图6中，阴影区域示出载荷点偏移的区域，载荷在所述区域中从后轴移动至前轴。如果例如xha的走向(实线)简单地线性地延续，那么就形成在图6中示出的走向(图6中的点划线)，直至达到xha的最大值，该最大值通过第二驱动装置的最大功率形成(在图6中的点划线的直的走向)。

现在，图6中的阴影区域示出了对于总体效率来说更有意义的是降低第二驱动装置的载荷并且增加第一驱动装置的功率。

现在，在26中执行针对所有(可供使用的)转速的总体计算，从而获得所有轴力矩和转速的载荷分配特征曲线，并且由此在27中相应确定载荷分配特征曲线。在28中根据所确定的载荷分配特征曲线控制驱动系2，方式是，例如在于针对第一和第二驱动装置分别推导出相应的控制特征曲线，所述控制特征曲线分别给出用于相应的驱动的部分载荷。

现在，图7至10示出了载荷分配特征曲线的示例，其中，横坐标分别给出了以每分钟的转数为单位的轴转速d，并且纵坐标给出了以nm为单位的相应的轴力矩m。在图7至10的每个图中在右侧给出了力矩份额的比例图，其中，最上部的阴影(点)给出了从0.75至1的力矩份额，斜阴影给出了从0.5至0.75的力矩份额，波纹状的阴影给出了从0.25至0.5的力矩份额，并且格状的阴影给出了0至0.25的力矩份额。此外，竖直线还分别示出了轴转速，所述轴转速在此例如是750转每分钟，并且适用于图5或6。在另一些实施例中，所述比例图当然可以更为细致，并且粗略的比例图在此仅用于简化图示。

图7纯示例性地示出了第二驱动装置(后轴)的载荷程度，也即mha/mha,max。如可以从图7的特征曲线得知的那样，第二驱动装置的载荷程度例如在极低的轴转速下(例如低于100)且在极低的转矩下(例如低于100)几乎为零(具有格状阴影的区域)，也即是说第二驱动装置实际上未被使用，相反，在非常高的轴转速下，例如在竖直线和例如约为3000的极高的轴力矩下，第二驱动装置以高达100％满载(具有点状阴影的区域)。

图8类似于图7地纯示例性地示出了第一驱动装置(前轴)的载荷程度，也即mva/mva,max。如首先与图7相比可以从图8的特征曲线中得知的那样，存在大的区域(格状阴影)，在该区域中，第一驱动装置的力矩份额是很小的或实际上等于零，也就是说在该区域中，轴力矩基本上仅由第二驱动装置提供。

图9纯示例性地示出了第二驱动装置(后轴)在总体轴力矩中的力矩份额，也即machse,ha/machse,summe。如可以从图9的特征曲线得知的那样，在具有点状阴影的区域中，第二驱动装置的份额是很高的(接近或等于一)，从而在该区域中基本上只有第二驱动装置提供力矩。

图10纯示例性地示出了第一驱动装置(前轴)在总体轴力矩中的力矩份额，也即machse,va/machse,summe。如可以从图10的特征曲线得知的那样，在具有格状阴影的区域中，第一驱动装置的份额是很低的(接近或等于零)，从而在该区域中第一驱动装置基本上被拖拽并且不提供力矩。

通常在一些实施例中并非始终测量或者计算特征曲线的所有值，并且例如通过内插法确定必要的中间值，如通常针对特征曲线是已知的且通用的那样。

附图标记清单

1汽车

2驱动系

3第一驱动装置

4第一传动器

5前轴

6第二驱动装置

7第二传动器

8后轴

9蓄能器

10高压车载网络

11第一电功率转换器

12第二电功率转换器

15控制器

20方法

21确定第一和第二效率特征曲线

22确定第一和第二轴效率特征曲线

23计算第一和第二轴效率特征曲线的线性组合

24确定最佳线性组合

25确定最佳分配

26扩展至所有转速

27确定载荷分配特征曲线

28控制驱动系

30线性组合

31最低的总体损耗的曲线